电力基础设施薄弱地区的基站自供电技术研究
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摘要：近年来，随着无线通信行业的快速发展，通信行业在各行各业中均发挥了重要的作用。但是在一些边缘地区，因电力基础设施薄弱，稳定性较差，基站供电问题成为了制约通信行业快速发展的重要症结。随着国家通信行业的蓬勃发展，铁塔通信基站的用电越来越受到重视。新能源供电系统尤其是基于风光储一体化的孤岛微网系统的推广应用，为我国绿色电力、绿色通信的长足发展提供了有力支撑。因此文章就电力基础设施薄弱地区的基站自供电技术展开分析。
关键词：电力基础设施；薄弱地区；基站自供电
随着我国通信事业的快速发展和智能手机等移动终端设备的爆发式增长，各大通信运营商不断加大对硬件设施的投入，如增加通信基站。为扩大通信覆盖范围，各大通信运营商积极推进偏远地区的基站建设和信号全覆盖，如高速铁路、高速公路沿线和海岛及山区等。基站需要用到各种设备，其用电累计量巨大，而偏远地区大多山高路远，且基础设施薄弱，电网供电困难。可见，为偏远地区提供一套经济、稳定以及可靠的电源供应系统，是一个迫切需要深入研究的课题。
一、电力基础设施薄弱地区基站用电特点
通信行业是关系国计民生的基础性行业，故通信基站设备的持续、稳定运行至关重要。铁塔基站用电具有负荷小和稳定性高的特点。中国目前拥有铁塔基站超过 592 万座，额定用电功率多在几到十几千瓦。不设机房或机房不设空调的铁塔基站，额定用电功率一般只有两三千瓦。偏远铁塔基站由于周边缺少市网覆盖，需采取特定措施解决用电问题，提高了用电成本。偏远地区铁塔基站的新建进度往往受制于用电成本，随着偏远地区铁塔基站需求的增加，急需通过技术和商业创新解决用电贵的问题。
二、电力基础设施薄弱地区基站现有供电方式
目前，偏远铁塔基站的主要供电方式有 3 种：（1）新建供电线路实现市网供电；（2）采用柴油机现场发电并持续供电；（3）采用新能源发电，并通过储能调节进行持续供电。目前，应用比较广泛的方式是前两种。
（一）电网供电方式
电网供电方式是将电网直接引线到偏远铁塔基站进行电力供应的方式。利用电网供电，稳定性最高，可很好地适应负荷的较大波动。该方式需重新建设电网线路。按照目前的平均水平，高压引电成本每公里为 15～16万元，低压引电成本每公里为12～13万元。这种方式适用于与既有电网距离在两三公里的地区。若距离过远，则一次性用电投入极高，度电成本甚至将高达几元到十几元。这种方式只有在特定情况下方可实现，如旅游景区、边防地区等。
（二）柴油机供电方式
柴油机供电方式是通过柴油机现场发电为偏远铁塔基站供应电力的方式。此方式不仅需采购柴油机发电设备，还需定期添加柴油和维护设备，可广泛应用于电网无法抵达的海岛、高山等用电“刚需”地区。但是，它的用电成本较高，且存在环境污染和噪声污染，不可作为优选方案，只能作为备选方案。柴油机供电方式的用电成本与柴油价格和交通情况有关，一般每千瓦时为3～4元。从远期来看，柴油价格将逐步提高，柴油机供电方式的用电成本将随之升高。
（三）新能源供电方式
新能源供电方式是依托风力和太阳光发电，并通过储能调节设备和智能化管理系统持续稳定供电的一种方式，具备就地取材、维护简便及绿色环保等特点。相比电网供电方式和柴油机供电方式，新能源供电方式的适应范围更广，可应用于风、光资源充足的地区。很多通信基站的站址具有地势高、风力和太阳能资源
好的特点，因此新能源发电可较好地适用于高速铁路、高速公路沿线、山区、海岛及边防等地区。风、光资源充足的地区的新能源供电现场图新能源发电方式通常有光伏发电、风力发电、风光一体化、风光柴一体化及风光网一体化等多种形式。风光网一体化模式是以已有市网接入为主，光伏和风电为辅，并按照“自发自用、余电上网”的原则建设运营的一种模式。其他发电模式下，光伏和风力存在发电不稳定的问题，故需配置适当的储能调节设备和智能化调控系统进行自动调节供电。风光储一体化方案很好地利用了光伏和风力的天然互补性，应用前景广阔，因此本文讨论的发电方式中未加以特别说明，均指风光储一体化方式。新能源供电方式随光伏、风力发电成本的大幅下降，已陆续开展试点项目进行探索和应用。由于储能成本仍处于高位，所以尚未大规模商业推广。根据测算，风光储一体化供电方式的折算電价在每千瓦时 2 ～ 3元，但随着储能成本和发电成本的下降，其用电成本已明显下降，商业化推广为期不远。
三、基于风光储一体化技术的典型应用方案
偏远铁塔基站的风光储一体化供电系统的主要技术方案为：在基站附近地面安装小型风力发电机；在基站的机房屋顶或者地面空地安装太阳能电池组件；根据基站功耗情况，设计合适的风光装机容量和蓄电池储能装置，达到风光互补离网供电的目的。为实现风光互补离网供电，系统需配置光伏发电系统、风力发电系统、蓄电池系统及有关的微网控制系统、监控系统和辅助系统。通过设置，系统可优先示范光伏和风力发电，始终保持蓄电池充满状态，并在需要时供电。极端天气下，蓄电池工作电压将低于某一阀值。此时，控制系统应提前且持续发出告警，保证供运维人员有充足时间采取必要的应急措施。风光储一体化应用方案顺应国家节能减排的战略要求，提升了通信基站的节能环保性能，增加了基站现有的供电方式，促进了绿色通信基站的建设推广。它在技术和经济方面具有 5 个优势。（1）充分利用风能和太阳能的自然互补特性，优先使用风能和太阳能发电进行供电和蓄电池储能。（2）采用风光互补供电方式，设计合适的风光容量比配置蓄电池组，保障通信设备的用电需求。（3）施工周期短，投入资金少，可在较短时间内为运营商节约通信基站的电费开支，具有良好的时效性和经济性。（4）利用微网控制技术实现远程监控，提高了系统运行效率和智能化水平。（5）通过试点项目可总结一套标准化的设计和建设方案，通过规模化建设降低项目造价，提升项目经济效益。不过该技术方案也存在一定的不足，主要体现在：风光储一体化应用方案在技术上不存在颠覆性障碍因素，在试点应用项目上已取得成功。它的主要不足是实践应用相对较少，在集成优化方面缺少经验数据的支撑，储能关键技术尚未最终突破，商业模式创新不足，协同性不高，未形成规模化发展。
总之，在偏远铁塔基站现有的供电方式中，新能源供电方式尤其是基于风光储一体化技术的供电系统最具发展潜力。因此，需通过持续的深入研究和试点项目建设，不断积累经验，优化技术集成方案，推进新能源供电方式的规模化应用。同时以风光储一体化技术为基础的供电模式，不仅适用于铁塔基站用电，而且适用于其他市网无法覆盖的偏远地区用电，尤其是边疆、海岛等偏远边防哨所的照明和供暖用电。当然了，新能源发电的前景毋庸置疑，在发展的过程中，还需要我们不断完善技术，探索方案，最大限度的解决新能源发电中存在的各种问题，将新能源发电的优势充分的展现出来。
参考文献
[1]许亮鹏.基于光伏发电的通信基站供电系统改造方案[J].电子世界，2018（24）
[2]张商州，陈垚.基于HOMER的通信基站风光互补供电系统设计[J].商洛学院学报，2018，32（06）
[3]刘贺.民航基站供电工程建设的实践及思考[J].电子元器件与信息技术，2018（12）
[4]卢运运.通信基站应急后备电源供电系统设计与实现[J].通信电源技术，2018，35（11）
[5]闫林林.浅谈分布式基站中RRU供电方式的选取[J].通讯世界，2018（10）
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